Nowe badania sugerują, że ludzie mają zdolność do regenerowania chrząstki w stawach w procesie podobnym do tego stosowanego przez salamandry w celu regeneracji kończyn. Dokładne poznanie procesu regeneracji może doprowadzić do skutecznych terapii choroby zwyrodnieniowej stawów.
Naukowcy z Duke University zidentyfikowali mechanizm regeneracji tkanki chrzęstnej u ludzi, który przypomina proces obserwowany u salamander czy danio pręgowanego do odrastania uszkodzonych lub brakujących części ciała.
- Uważamy, że zrozumienie tej zdolności regeneracyjnej u ludzi, która przypomina mechanizmy stosowane przez salamandry, a także brakujących elementów tego obwodu regulacyjnego, może stanowić podstawę dla nowych metod naprawy tkanek stawów i prawdopodobnie całych ludzkich kończyn - powiedziała Virginia Byers Kraus z Duke University, współautorka badań.
Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Science Advances”.
Kraus i współpracownicy poszukiwali oznak regeneracji w ludzkim organizmie. Ich uwagę przykuła tkanka chrzęstna. Przy wykorzystaniu spektrometrii mas, uczeni opracowali sposób określania wieku białek. Nowo utworzone białka w tkance mają niewielką konwersję aminokwasów lub nie mają jej wcale. Z kolei w przypadku starszych białek konwersja jest wyraźnie widoczna. Zrozumienie tego procesu umożliwiło naukowcom określenie wieku kluczowych białek w chrząstce, w tym kolagenu.
Okazało się, że wiek białek w tkance zależał w dużej mierze od tego, gdzie się chrząstka znajdowała. Ta w stawach skokowych przeważnie była młoda. Z kolei chrząstkę w kolanach uczeni określili jako w średnim wieku. Ta w stawie biodrowym była najstarsza. Zależność między wiekiem chrząstki, a jej położeniem w ciele, jest zgodna ze sposobem regeneracji kończyn u niektórych zwierząt, które łatwiej regenerują najdalsze segmenty ciała – kończyny czy ogony.
- Byliśmy bardzo zaskoczeni, gdy stwierdziliśmy, że możliwości regeneracji były różne w różnych stawach - powiedziała Kraus. - Tradycyjny pogląd głosi, że chrząstka w całym ciele jest taka sama. W rzeczywistości, chociaż wszystkie chrząstki dzielą niektóre białka, każdy staw ma swój szczególny zestaw białek dla chrząstki. Ponadto, jak wykazało nasze badanie, nawet zdolności naprawcze różnią się w różnych stawach – dodała.
Odkrycia te mogą także wyjaśnić, dlaczego urazy kolan, a zwłaszcza bioder, potrzebują więcej czasu na regenerację niż kostki i często rozwija się tam zapalenie stawów.
- Fakt, że starsze formy białek gromadziły się w biodrach, białka w średnim wieku dominowały w kolanach, a te najmłodsze były obecne stawach skokowych, mówi nam, że wymiana białek w tkance chrzęstnej jest słaba w biodrach, umiarkowana w kolanach i wysoka w kostkach - wyjaśniła Kraus. - Wysoka wymiana, jak w stawach skokowych, jest oznaką silnej reakcji regeneracyjnej – dodała.
Naukowcy stwierdzili też, że proces ten reguluje mikroRNA. Nic dziwnego - mikroRNA jest znacznie bardziej aktywne u zwierząt, które są znane z niesamowitych zdolności do regeneracji kończyn, płetw czy ogonów, czyli salamander, słodkowodnych ryb, takich jak danio pręgowany czy u wielu jaszczurek.
To mikroRNA występują również u ludzi i zapewnia nam możliwość naprawy chrząstek. Podobnie jak u zwierząt, aktywność mikroRNA u ludzi różni się znacznie w zależności od lokalizacji. Badacze ustalili, że aktywność mikroRNA jest wyższa w stawach skokowych, w porównaniu z kolanami czy stawami biodrowymi. Jest też wyższa w górnej warstwie chrząstki w porównaniu do jej głębszych warstw.
- Regulatory regeneracji kończyn u salamandry wydają się być również kontrolerami regeneracji tkanek chrzęstnych u ludzi - powiedział Ming-Feng Hsueh, współautor badań.
Jak twierdzą uczeni, zaangażowane w regenerację stawów mikroRNA może być podawane jako lek. Dzięki temu może udałoby się zapobiegać, spowalniać lub odwracać zapalenie stawów.
- Wierzymy, że moglibyśmy pobudzić te regulatory, aby w pełni zregenerować zdegenerowane chrząstki stawów. Jeśli uda nam się ustalić, jakich regulatorów brakuje nam w porównaniu z salamandrami, być może będziemy w stanie dodać brakujące składniki i opracować sposób na regenerację części lub całość zranionej kończyny. Uważamy, że jest to podstawowy mechanizm naprawy, który można zastosować do wielu różnych tkanek, a nie tylko tkanki chrzęstnej – zaznaczyła Kraus.
Źródło: Duke University Medical Center, fot. Pixabay
